Теплообменник

Настоящая полезная модель относится к теплообменникам, в частности используемым в качестве испарителей или конденсаторов в контурах охлаждения или кондиционирования воздуха.

Теплообменники используются в контурах охлаждения и кондиционирования воздуха в виде испарителей и конденсаторов для расширения и сжатия хладагента с целью поглощения тепла в испарителе и рассеивания тепла в конденсаторе. В любом случае хладагент проходит через лабиринт, который обычно содержит центральную часть, представляющую собой многослойные пластины из витков теплопроводящего металла с целью получения большой площади поперечного сечения, через которую витки открыты в окружающую среду, что делается для облегчения поглощения или рассеивания тепла. Лабиринт из многослойных пластин механически проштампован и сформирован в ходе многоэтапной точной механической обработки и пайки. Из-за сложности конструкции, очень высоко количество повреждений при пайке многослойной центральной части, обычно более 8%. Так как размер многослойной центральной части фиксирован, не предусмотрена регулировка или отслеживание характеристик, таких как влажность кондиционированного или охлажденного воздуха, что желательно для конкретных приложений. Аналогично, невозможно изменить емкость центральной части, за исключением варианта полного изменения обработки. Падение давление в многослойном витке высоко и часто требуется мощный вентилятор, который увеличивает имеющийся уровень шума. Эти конструкции также негибки из-за фиксированного положения путей течения хладагента, каналов для жидкостей, входных и выходных отверстий.

Именно этим вопросам посвящена настоящая полезная модель, цель которой заключается в том, чтобы предложить гибкий в эксплуатации и эффективный в изготовлении теплообменник.

Согласно настоящему изобретению, предложен теплообменник, представляющий собой устройство, по меньшей мере, из двух рядов из нескольких труб, которые содержат несколько активных зон и которые расположены параллельно друг другу, на расстоянии друг от друга и соединены благодаря расположению в коллекторных трубах, размещенных у концов труб, и содержащее концевые пластины, размещенные на концах коллекторных труб, с целью выравнивания и формирования устройства и герметизации концов коллекторных труб, при этом ряды соединены трубками, связывающими соседние коллекторные трубы, и один или несколько регуляторов направления расположены в

коллекторных трубах с целью управления потоком хладагента.

Предпочтительно, чтобы в теплообменнике по п.1 формулы полезной модели входное и выходное отверстие для хладагента были расположены на расстоянии друг от друга в одной или нескольких коллекторных трубах.

Характеристики теплообменника могут изменяться при изменении длины труб и расстояния между рядами труб.

Предпочтительно, чтобы радиаторы, каждая из которых согнута в виде плоского блока, были размещены в пространстве между параллельными структурами из труб.

В предпочтительном варианте осуществления теплообменное устройство содержит, по меньшей мере, два теплообменника, которые аналогичны описанным выше, и соединены трубками, связывающими две коллекторные трубы каждого теплообменника, так что все теплообменники размещены в разных плоскостях.

Далее в качестве примера будут описаны варианты осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 - детальный вид в изометрии теплообменника, содержащего два ряда труб;

фиг.2 - вид в изометрии теплообменника в сборе с одной стороны;

фиг.3 - вид в изометрии теплообменника в сборе с другой стороны;

фиг.4 - вид теплообменника по фиг.1 спереди;

фиг.5 - поперечный разрез по А-А фиг.4;

фиг.6 - поперечный разрез по В-В фиг.4;

фиг.7 - поперечный разрез по С-С фиг.4;

фиг.8 - поперечный разрез по D-D фиг.4;

фиг.9 - поперечный разрез по Е-Е фиг.4;

фиг.10 - детальный вид в изометрии теплообменника, содержащего три ряда труб;

фиг.11 - вид в изометрии теплообменника по фиг.10 в сборе с одной стороны с одной стороны;

фиг.12 - вид в изометрии теплообменника по фиг.10 в сборе с одной стороны с другой стороны;

фиг.13А, 13В и 13С - соответственно вид в изометрии и виды сбоку регулятора направления теплообменника, показанного на фиг.1-12;

фиг.14 - вид в изометрии другого регулятора направления;

фиг.15А и 15В - соответственно вид в изометрии и вид сбоку концевой пластины, которая является частью теплообменника;

фиг.16А и 16В - соответственно вид в изометрии и вид сбоку концевой пластины другой формы;

фиг.17А и 17В - соответственно вид сбоку и вид сверху плоской трубы, которая является частью теплообменника; и

фиг.18А и 18В - соответственно вид в изометрии и вид сбоку радиаторного элемента, который является частью теплообменника;

фиг.19 - вид в изометрии теплообменного устройства, в котором теплообменники расположены в двух плоскостях;

фиг.20 - вид сверху устройства по фиг.19;

фиг.21 - вид в изометрии теплообменного устройства, в котором теплообменники расположены в трех плоскостях; и

фиг.22 - вид сверху устройства по фиг.21.

Два варианта осуществления теплообменника, показанные на чертежах, по существу, содержат теплообменники 10, которые выполнены из двух рядов плоских труб 20 (фиг.1-9) и трех рядов плоских труб (фиг.10-12). Подробное описание относится к первому варианту осуществления, показанному на фиг.1-9, и, так как другие варианты осуществления изобретения похожи, то здесь будет приведено только очень краткое описание этих вариантов осуществления изобретения. Также понятно, что теплообменник может содержать четыре или более рядов труб, собранных аналогично устройству из трех рядов, которое показано на фиг.10-12.

Как показано на фиг.1 теплообменник 10 содержит несколько плоских труб 20, которые расположены параллельно друг другу на расстоянии друг от друга и поддерживаются коллекторными трубами 30, 31, которые закреплены к противоположным концам 21, 22 труб 20. Это устройство удерживается вместе благодаря концевым пластинам 40, 41, которые расположены сверху и снизу теплообменника 10 и предназначены для определения положения и размещения коллекторных труб 30, 31. Трубы 20 расположены в два ряда 25, 26 и регуляторы направления 50 связаны с коллекторными трубами 30, 31, обеспечивая соединение двух рядов 25, 26 труб. Устройство снабжено множеством радиаторов 60, которые размещены в зазорах между трубами 20. Когда расстояние между двумя рядами изменяется, ширина радиатора 60, который образует вторичную поверхность теплообменника, может быть увеличена или уменьшена таким образом, чтобы степень охлаждения воздуха могла быть выбрана нужным образом.

Как показано на фиг.17А и 17В каждая труба выполнена с несколькими активными зонами и содержит центральную активную зону 21, которая ограничена параллельными верхней и нижней стенками 23, 24, соединенными перегородками 29. Центральная активная зона 21 содержит семь протяженных параллельных каналов 15 для жидкости.

Вдоль сторон каждой трубы расположены U-образные боковые соединительные пластины 27, 28, которые герметизируют стороны трубы и образуют два дополнительных канала 16, 17, так что каждая труба, показанная на фиг.17А, по существу, является плоской и содержит девять отдельных каналов 15, 16, 17 для жидкости. Концы 21, 22 каждой трубы 20 содержат загнутые края 11 и небольшой вырез 12. Предпочтительно, чтобы трубы были из алюминия путем экструзии или сварки с внутренними турбулизаторами, хотя также возможно изготавливать их из латуни или меди.

Каждая коллекторная труба 30, 31 является полым цилиндром 33, на одной стороне которого выполнено несколько параллельно расположенных прямоугольных прорезей 34, в которых могут быть зажаты концы 21, 22 труб 20, как показано на фиг.8. Таким образом, множество плоских труб 20, показанных на фиг.1, расположено в прорезях 34 коллекторных труб 30, 31, которые установлены на обоих концах конструкции с целью удерживания устройства, как показано на фиг.2. Положение коллекторных труб 30, 31 определяется металлическими концевыми пластинами 40, 41, которые показаны на фиг.15А и 15В и которые содержат отверстия 42, 43, 44, 45, расположенные на каждом конце, на расстоянии друг от друга. Указанные отверстия 42, 43, 44, 45 определяют расположение коллекторных труб 30, 31 и ориентацию всего устройства. Множество небольших цилиндрических трубок регуляторов направления 50, которые показаны на фиг.13А, 13В и 13С, расположены так, чтобы при периодическом соединении с распределительными трубами 30, 31, последние находились на расстоянии друг от друга, как показано на фиг.1. Если нужно направить поток через трубы, а именно остановить поток или изменить направление потока, то между двумя прорезями 34 коллекторной трубы 30, 31 и в конце 21 или 22 плоской трубы устанавливают вторые регуляторы 51 направления, обеспечивающие блокирование потока. Этот регулятор 51 направления показан на фиг.14.

Устройство снабжено множеством радиаторов 60, которые подробно показаны на фиг.18. Эти радиаторы представляют собой лабиринт из изогнутой алюминиевой пластины 61, которая образует прямоугольный брикет, располагаемый в зазоре между двумя рядами параллельных соседних плоских труб 20, что завершает формирование устройства, как показано на фиг.2.

Устройство соединяется плотно, с малыми допусками, а затем используется пайка с целью сборки устройства и образования герметичной для жидкости структуры, предназначенной для протекания хладагента.

Одно из достоинств устройства заключается в том, что входное отверстие 75 для хладагента и выходное отверстие 76 для хладагента могут быть расположены в любом

месте в любой коллекторной трубе 30. Это значительно улучшает функциональную приспособляемость при использовании устройства (смотри фиг.1 и 2).

На фиг.4-9 более конкретно показана сборка деталей, образующих теплообменник, и показана функция концевых пластин 40, 41, которые выравнивают положение коллекторных труб 30, и показано, как плоские трубы 20 зажимают в прорезях 34 передней поверхности коллекторных труб 30. На этих чертежах также показан простой способ расположения входного и выходного патрубков 75, 76 в любой из коллекторных труб 30 в непосредственной связи с любой из плоских труб 20. Более того, на этих чертежах показан регулятор 50 направления, который соединяет один ряд с другим (смотри фиг.5) и регулятор 51 направления, который просто блокирует или отсекает поток в одном из рядов (смотри фиг.6).

Детали теплообменника сравнительно просты в изготовлении, сборка теплообменника проста и не требует сложных инструментов или деталей, выполненных с малыми допусками. Длина плоской трубы 20 может изменяться с целью увеличения или уменьшения первичной поверхности теплообменника и изменения его объема. Пространство между коллекторными трубами 30 и 31 может быть использовано в качестве вторичных поверхностей теплообменника. Это важно для обеспечения возможности нужным образом изменять характеристики охлажденного воздуха, такие как влажность, с целью обеспечения максимального комфорта или для любой другой конкретной задачи. Это изделие очень легко видоизменяется, что ясно из фиг.10-12, на которых показано устройство с тремя рядами А, В, С плоских труб 20, на противоположных концах каждого ряда размещены коллекторные трубы 30, каждый ряд удерживается вместе концевыми пластинами 40, которые содержат соответствующим образом расположенные отверстия, предназначенные для определения положения труб. Радиатор 60 аналогичен такому устройству первого варианта осуществления, но выполнен так, чтобы размещаться поперек трех рядов труб в зазорах между трубами. Ясно, что другие теплообменники могут содержать четыре или больше рядов труб, собранных аналогично описанному выше. Это значительно улучшает гибкость теплообменника в применении и его объем.

Другие модифицированные варианты осуществления изобретения показаны на фиг.19-22, на которых изображено устройство из теплообменников, соединенных с помощью регуляторов направления, изогнутых на 90°, в виде трубок 52. Для того чтобы обеспечить надлежащее регулирование потока хладагента через теплообменники, расположенные во второй, третьей и четвертой плоскостях, используются регуляторы направления, изогнутые на 90 градусов и имеющие различные размеры. В этих вариантах

осуществления объем теплообменника может быть увеличен без большого перепада давления.

На фиг.19 и 20 показаны вид в изометрии и вид сверху теплообменного устройства, которое содержит теплообменники, расположенные в двух плоскостях. Маломощный вентилятор (не показан) используется для направления воздуха поперек первичного теплообменника 10 в направлении А. Другой маломощный вентилятор (не показан), когда включен, «тянет» предварительно охлажденный воздух через второй теплообменник 11 в направлении В и дополнительно кондиционирует воздух. Регуляторы 52 направления используются для соединения коллекторных труб 30 рядов 25 и 26 теплообменника 10 с коллекторными трубами 30 другого теплообменника 11. Эти регуляторы 52 направления также могут быть соединены с нижними коллекторными трубами 31 любого теплообменника.

На фиг.21 и 22 показаны вид в изометрии и вид сверху теплообменного устройства, которое содержит теплообменники, расположенные в трех плоскостях, и которое предназначено для выполнения нескольких функций с несколькими камерами. Воздух попадет в центральную камеру предварительно охлажденным до перенаправления из теплообменников 11 и 12.

В другом варианте осуществления (не показан) предложено теплообменное устройство, которое содержит теплообменники, расположенные в четырех плоскостях, и которое предназначено для многофункционального использования. Воздух попадет в центральную камеру предварительно охлажденным и перенаправляется из теплообменников 11, 12 и 13. Теплообменники 12 и 13 могут состоять из одного ряда труб 20, а теплообменник 11 может быть выполнен с использованием двух рядов труб 20 для приложений с большей нагрузкой.

1. Теплообменник (10), включающий, по меньшей меньше, два ряда (25, 26) из нескольких труб (20), имеющих каждая несколько полостей, и расположенных параллельно друг другу, на расстоянии друг от друга, соединенных коллекторными трубами (30, 31), расположенными у концов (21, 22) труб (20), при этом теплообменник снабжен концевыми пластинами (40, 41), размещенными на концах коллекторных труб (30, 31) для обеспечения выравнивания и сборки устройства, а также для герметизации концов коллекторных труб (30, 31), ряды (25, 26) соединены трубками, связывающими соседние коллекторные трубы (30, 31), а в коллекторных трубах (30, 31) расположены один или несколько регуляторов (51) направления с целью управления потоком хладагента.

2. Теплообменник (10) по п.1, в котором входное отверстие (75) и выходное отверстие (76) для хладагента расположены на расстоянии друг от друга в одной или нескольких коллекторных трубах (30, 31).

3. Теплообменник (10) по любому из пп.1 и 2, в котором коллекторные трубы (30, 31) с помощью пайки прикреплены к концевым пластинам (40, 41).

4. Теплообменник (10) по любому из пп.1 и 2, в котором входное отверстие (75) и выходное отверстие (76) могут быть расположены в стенке коллекторной трубы (30, 31) или в конце коллекторной трубы (30, 31), проходящей через концевую пластину (40, 41).

5. Теплообменник (10) по п.3, в котором входное отверстие (75) и выходное отверстие (76) могут быть расположены в стенке коллекторной трубы (30, 31) или в конце коллекторной трубы (30, 31), проходящей через концевую пластину (40, 41).

6. Теплообменник (10) по любому из пп.1 и 2, в котором характеристики теплообменника могут изменяться при изменении длины труб (20), расположения коллекторных труб (30, 31) в концевых пластинах (40, 41) и расстояния между рядами (25, 26) труб.

7. Теплообменник (10) по п.3, в котором характеристики теплообменника могут изменяться при изменении длины труб (20), расположения коллекторных труб (30, 31) в концевых пластинах (40, 41) и расстояния между рядами (25, 26) труб.

8. Теплообменник (10) по п.4, в котором характеристики теплообменника могут изменяться при изменении длины труб (20), расположения коллекторных труб (30, 31) в концевых пластинах (40, 41) и расстояния между рядами (25, 26) труб.

9. Теплообменник (10) по любому из пп.1 и 2, в котором каждая труба (20), по существу, является плоской и содержит несколько параллельных каналов (15, 16, 17) для жидкости, расположенных вдоль длины трубы (20).

10. Теплообменник (10) по п.3, в котором каждая труба (20), по существу, является плоской и содержит несколько параллельных каналов (15, 16, 17) для жидкости, расположенных вдоль длины трубы (20).

11. Теплообменник (10) по п.4, в котором каждая труба (20), по существу, является плоской и содержит несколько параллельных каналов (15, 16, 17) для жидкости, расположенных вдоль длины трубы (20).

12. Теплообменник (10) по п.6, в котором каждая труба (20), по существу, является плоской и содержит несколько параллельных каналов (15, 16, 17) для жидкости, расположенных вдоль длины трубы (20).

13. Теплообменник (10) по любому из пп.5, 7, 8, в котором каждая труба (20), по существу, является плоской и содержит несколько параллельных каналов (15, 16, 17) для жидкости, расположенных вдоль длины трубы (20).

14. Теплообменник (10) по п.9, в котором каждая труба (20) содержит расположенные на расстоянии друг от друга параллельные пластины, связанные расположенными на расстоянии друг от друга перегородками, и содержит торцевые крышки, прикрепленные вдоль каждой стороны трубы, для формирования нескольких параллельных каналов (15, 16, 17) для жидкости.

15. Теплообменник (10) по любому из пп.1, 2, 5, 7, 8, 10, 11, 12, 14, в котором радиаторы (60), каждый из которых согнут в виде плоского блока, размещены в пространстве между параллельными структурами из труб (20).

16. Теплообменник (10) по п.3, в котором радиаторы (60), каждый из которых согнут в виде плоского блока, размещены в пространстве между параллельными структурами из труб (20).

17. Теплообменник (10) по п.4, в котором радиаторы (60), каждый из которых согнут в виде плоского блока, размещены в пространстве между параллельными структурами из труб (20).

18. Теплообменник (10) по п.6, в котором радиаторы (60), каждый из которых согнут в виде плоского блока, размещены в пространстве между параллельными структурами из труб (20).

19. Теплообменник (10) по п.9, в котором радиаторы (60), каждый из которых согнут в виде плоского блока, размещены в пространстве между параллельными структурами из труб (20).

20. Теплообменник (10) по любому из пп.1, 2, 5, 7, 8, 10, 11, 12, 14, в котором конец каждой трубы (20) зажимают в прорези коллекторной трубы (30, 31) и припаивают к ней.

21. Теплообменник (10) по п.13, в котором конец каждой трубы (20) зажимают в прорези коллекторной трубы (30, 31) и припаивают к ней.

22. Теплообменник (10) по любому из пп.16-19, в котором конец каждой трубы (20) зажимают в прорези коллекторной трубы (30, 31) и припаивают к ней.

23. Теплообменник (10) по п.15 в котором конец каждой трубы (20) зажимают в прорези коллекторной трубы (30, 31) и припаивают к ней.

24. Теплообменное устройство, содержащее, по меньшей мере, два теплообменника (10, 11) по любому из пп.1-23, которые соединены трубками, связывающими коллекторные трубы каждого теплообменника так, что все теплообменники расположены в разных плоскостях.

25. Теплообменное устройство по п.24, в котором три или четыре теплообменника соединены трубками так, что все теплообменники расположены в разных плоскостях.